在前文VOCs廢氣排放煙囪（RTO系統(tǒng)）實(shí)際應(yīng)用與算例中我們?cè)敿?xì)地闡述了煙囪的一些基本的設(shè)計(jì)思路，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)，并綜合眾多煙囪設(shè)計(jì)案例，梳理了煙囪設(shè)計(jì)流程前期需要考慮的問題。本次，我們將聊一聊煙囪設(shè)計(jì)過程中，需要考慮的問題，壁厚、緊固件的強(qiáng)度計(jì)算以及煙囪自身的穩(wěn)定性計(jì)算，排除一些不合理的數(shù)據(jù)和一些可能存在的失誤。

例如，某現(xiàn)場(chǎng)RTO處理風(fēng)量85000m³/h，高度約20m，根據(jù)上文做相對(duì)應(yīng)的計(jì)算，故煙囪選擇DN1600。

首先，需要核算煙囪制作材質(zhì)的厚度。

煙囪的筒壁最小厚度應(yīng)滿足下列公式要求：

煙囪高度不大于20m時(shí)，tmin=4.5+C；

煙囪高度大于20m時(shí)，tmin=6+C；

C為腐蝕厚度裕度，即腐蝕速率*年限，一般在無隔熱層時(shí)，取C=3mm。（當(dāng)然對(duì)于一些腐蝕強(qiáng)度較高的醫(yī)化行業(yè)，我們要考慮實(shí)際腐蝕速率。）因此壁筒厚度一般應(yīng)取≥8mm，有時(shí)為了加強(qiáng)整體穩(wěn)固性，加厚下部，取≥12mm。

其次對(duì)于選用的固定用地腳螺栓，我們需要考慮是否會(huì)在使用過程中，因強(qiáng)度不夠造成損壞，以致傾斜或倒塌，因此也需要核算，本次我們選擇的地腳螺栓數(shù)量為40個(gè)M33所在圓直徑為1760mm。

煙囪地腳螺栓：需符合 Pmax=4M/nd - N/nPmax為地腳螺栓的最大拉力（KN）；

M為彎矩值，由附公式做近似計(jì)算，約為150KN•m；

N為軸向壓力（KN），一般為自重與豎向地震作用之和；

豎向地震作用：FEv0=0.75αvmaxGE  計(jì)算值很小，可忽略不計(jì)（αvmax=1.4*0.65，GE=1.4），因此僅計(jì)算自重，另復(fù)算其他設(shè)施的重量，因此估算為10t；

n為數(shù)量，即地腳螺栓的總數(shù)量；

d是地腳螺栓所在圓直徑（m）。

帶入數(shù)值，Pmax=4*150/40*1.76-100/40≈6.1KN遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于承載設(shè)計(jì)值，因此合適。

計(jì)算完畢后，對(duì)照地腳螺栓抗壓強(qiáng)度表對(duì)比是否符合。

最后還要對(duì)煙囪整體強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)算，防止因可能存在的強(qiáng)風(fēng)等導(dǎo)致煙囪從中間松動(dòng)或者斷裂。

強(qiáng)度計(jì)算：N/A +M/W≤f

N是軸向拉力（N），（自重+地震作用力，計(jì)算同2中公式相同）；

A是凈截面面積（πR2-πr2）（R為外徑，r為內(nèi)徑mm）；

M是彎矩值，計(jì)算見附公式；

W是截面抵抗矩（計(jì)算公式πd3/32）（d為直徑mm）

f是溫度作用下鋼材抗拉、抗壓強(qiáng)度。

f=rs•f（rs為鋼材在溫度作用下強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的折減系數(shù)，f為溫度不大于100℃時(shí)的抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值N/mm²）

帶入計(jì)算：100000/80183-100000000/401920000≈0.88N/mm²，遠(yuǎn)小于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，因此設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

在我國不同地區(qū)，每年因季節(jié)的不同，氣候風(fēng)速均不同，在進(jìn)行煙囪選型時(shí)還需要考慮風(fēng)力，計(jì)算橫向風(fēng)載荷，增大煙囪強(qiáng)度。

一般地來講，利用本文前述選型工況，風(fēng)載荷計(jì)算過程如下：雷諾數(shù)Re=69000vd=3312000（v取30m/s）d為直徑=1.62m計(jì)算結(jié)果對(duì)比：3X105≤3312000≤3.5X106（參考GB50051-2013 P30）

因此一般而言，可不計(jì)算橫風(fēng)向共振載荷，但需要考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際狀況，當(dāng)風(fēng)速偏低或過高時(shí)，也要重新核算，不可忽視。

附：彎矩值M的計(jì)算公式:M=q（h-h1）²/2•{h+2h1/3•（1/ρ+α△T/d）+tgθ}

h為筒身高度（m）；

h1截面處的高度（m）；

α為混凝土的線膨脹系數(shù)；

△T為日照產(chǎn)生陽面與陰面的溫度差，按照當(dāng)?shù)財(cái)?shù)據(jù)采用，或按照20℃；

d為高度為0.4h處的筒身外直徑（m）；

tgθ為基礎(chǔ)傾斜值，可按現(xiàn)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的地基允許傾斜值采用。

1/ρ為筒身的彎曲變形曲率，

由以下公式計(jì)算：1/ρ=1.6（M1-M2）/0.33E•I

M1為筒身代表截面處的地震彎矩設(shè)計(jì)值（KN•m）；

M2為筒身代表截面處的地震附加彎矩設(shè)計(jì)值（KN•m）；

E為筒身代表截面處的筒壁混凝土在溫度作用下的彈性模量（KN/m²）；

I為筒身代表截面的筒壁截面慣性矩。
雖然計(jì)算的公式晦澀難懂且繁瑣，但是認(rèn)真地進(jìn)行每一步核算，也是我們避免后續(xù)出現(xiàn)狀況的最佳方式之一，如果有條件，還可以進(jìn)行軟件分析模擬，甚至是實(shí)驗(yàn)會(huì)更好。認(rèn)真把好技術(shù)方面的每一個(gè)關(guān)卡，保證我們提供的每一套設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定和安全，是每一個(gè)技術(shù)人員的使命。成文之時(shí)，由于作者才疏學(xué)淺，難免有誤漏之處，敬望各位技術(shù)大拿給予指點(diǎn)和分享交流。
來源：環(huán)保